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Laboratories of Image, Signal processing and Acoustics [Image processing group of the Laboratories of Image, Signal processing and Acoustics] (LISA-image)
Faculté des Sciences appliquées - école polytechnique / Brussels School of Engineering (Faculty of Applied Sciences) - Technologies de l'information (unité ULB367)

Ce laboratoire fait partie du LISA (Laboratories of Image, Signal processing and Acoustics).Les thèmes de recherche du LISA-image sont la reconnaissance des formes, l'analyse d'image, la synthèse d'image et la réalité virtuelle.Dans le domaine de la reconnaissance de formes et de l'analyse d'images, le LISA-image aborde des problèmes 2D et 3D de segmentation (via des méthodes originales de morphomathématiques et d'apprentissage) et de suivi d'objets mobiles dans des séquences d'images. Les algorithmes développés sont adaptés à de nombreuses applications issues de domaines complètement différents, tels que:(i) le biomédical : suivi cellulaire in vitro, analyse d'images cellulaires en fluorescence, caractérisation de lésions cutanées pigmentées, quantification de marquages immunohistochimiques sur coupes histologiques, étude de l'emphysème pulmonaire et du cartilage articulaire, recalage non rigide inter-modalité, etc;(ii) télé-détection : segmentation automatique d'images, reconnaissance d'objet, aide à la mise à jour de carte;(ii) applications industrielles : accélération matérielle de la reconnaissance d'empreintes digitales, analyse automatique de trafic routier.Les activités de recherche liées à l'image de synthèse et la réalité virtuelle sont orientées vers des applications médicales et des applications ''temps réel'' telles que : (i) médecine: réduction de fracture en réalité virtuelle, chirurgie du foie assistée par ordinateur, suivi et analyse de mouvements (pour l'aide au patient à domicile);(ii) archéologie: reconstitution virtuelle d'objets sur base de fragments; (iii) visibilité dans des environnements complexes; (iv) interface gestuelle pour la navigation dans des environnements virtuels;(v) modélisation 3D de divers phénomènes, tels que la croissance d'arbres, les collisions d'objets, le mouvement de cheveux, les déformations de tissus, etc. [This laboratory is a part of the LISA (Laboratories of Image, Signal processing and Acoustics).LISA-image is involved in research and development in topics of applied sciences such as pattern recognition, image analysis, computer graphics and virtual reality.In the field of pattern recognition and image analysis LISA-image develops new methods for both 2D and 3D problems of object segmentation (using morphomathematics and machine learning) and mobile object tracking in image sequences. These algorithms are appropriate for various application fields , such as:(i) biomedical: in vitro cell tracking, characterization of pigmented skin leasons in dermatology, immunohistochemical staining analysis, pulmonary emphysema and articulation cartilage, non-rigid and multi-modal registration, etc.;(ii) remote-sensing: automatic segmentation, object recognition, map-update;(iii) industrial applications: hardware acceleration for finger print matching, road traffic analysis.The research activities related to computer graphics and virtual reality are oriented towards medical and real time applications, such as : (i) medicine: virtual fracture reduction, computer-assisted liver surgery, motion capture and analysis (for patient home care);(ii) visibility computation in complex environments;(iii) gestural interface for navigation in virtual worlds;(iv) 3D modeling and real time rendering of various phenomena related to tree growing, object collisions, hair, tissues, water, fire,...]



coordonnées / contact details


Laboratories of Image, Signal processing and Acoustics [Image processing group of the Laboratories of Image, Signal processing and Acoustics]
tel +32-2-650.27.61, fax +32-2-650.22.98, cdecaes@ulb.ac.be, odebeir@ulb.ac.be
http://lisa.ulb.ac.be/image
Campus du Solbosch, Bat. L, porte E, 3ème Niveau
CP165/57, avenue F.D. Roosevelt 50, 1050 Bruxelles

Pour en savoir plus, consultez le site web de l'unité.



responsables / head


Prof. Christine DECAESTECKER Olivier DEBEIR


composition / members


Rudy ERCEK Arlette GRAVE Xavier MOLES LOPEZ Benoît PENELLE Arnaud SCHENKEL Yves-Rémy VAN EYCKE Nadine WARZEE David WIKLER


projets / projects


Traitement, Analyse de l'Image et Reconnaissance de formes. [Image Processing, Image Analysis, and Pattern Recognition.]
L'image numérique recèle une grande quantité d'informations corrélées et exploitables, permettant d'extraire des objets par segmentation. Cette segmentation des images nécessite d'extraire de celles-ci les attributs qui permettront, selon des spécifications précisées, de séparer les ''formes'' du ''fond''. Les résultats conduisent aussi bien à la compression, qu'au contrôle de qualité, la reconstitution 3D ou l'aide au diagnostic. A côté des méthodes classiques basées sur la notion de bord, les approches privilégiées sont basées sur la classification (supervisée ou non) de pixels et de régions, la corrélation non linéaire à partir d'exemples, l'appariement de formes. [A digital image contains numerous correlated informations which may be processed in order to extract objects by segmentation. Image segmentation needs to compute features to separate '' objects'' from the so-called background. This process leads to several applications, such as data compression, quality control, 3D reconstruction or computer-aided diagnosis. Besides the standard methods based on edge detection, other approaches are investigated such as pixel or region classification, non-linear correlation and pattern matching.]

Suivi et analyse du comportement de cellules cancéreuses au sein de cultures in vitro [Dynamic behaviour analysis of in vitro cancer cells]
Un système d'acquisition d'images digitales associé à une étuve régulée permet d'observer des cultures cellulaires monocouches (2D) ou évoluant dans des gels (3D) pendant de longs laps de temps. Un traitement original de ces séquences d'images permet d'archiver et d'extraire une grande quantité de données. L'objectif est d'en extraire des informations pertinentes sur la dynamique de croissance, de motilité et de colonisation de cellules soumises à différentes conditions expérimentales. [Acquisition systems connected with thermoregulated incubators make possible long-term observation of 2D and 3D in vitro cultures of cancer cells. Processing of microscopic image sequences allows storing and extraction of large data sets. This aims to take out relevant information on growth and death rates, division duration, motility and colonization rate from cells in different experimental conditions.]

Synthèse d'Images et Réalité Virtuelle [Image Synthesis and Virtual Reality.]
La construction d'images de synthèse nécessite de grandes puissances de calcul surtout si l'on souhaite réaliser des applications interactives en temps réel. Malgré la montée en puissance des PC, la demande est toujours plus grande que les possibilités offertes. La recherche conduit donc à concevoir des méthodes intelligentes de construction de scènes dynamiques où l'on joue sur les algorithmes de visibilité ainsi que sur les méthodes de modélisation des objets (fractals, L-systèmes, etc...). Le domaine de la réalité virtuelle est aussi étudié en chirurgie assistée par ordinateur, ou en archéologie pour la reconstitution d'objets anciens à partir de fragments. [Image synthesis in virtual reality and in interactive applications needs high computing capabilities. Though the throughput of graphics hardware has dramatically improved, the performance request continues to outpace the supply. In order to rapidity visualize truly complex scenes, rendering algorithms must intelligently limit the number of geometric primitives rendered in each frame focusing on visibility culling and impostor utilisation, as well as fractal and L-grammars object reconstruction. Virtual reality elaborated from partial knowledge is also investigated in computer-assisted surgery or archealogical object reconstruction from fragments.]

Techniques de suivi de mouvements sans capteurs [Motion capture without markers]
Ce thème de recherche couvre le développement de systèmes de capture et d'analyse de posture et de mouvements humains grâce à l'analyse de données tridimensionnelles fournies par un ou plusieurs senseurs. Les domaines d'application sont nombreux : rééducation, réalité virtuelle, animation, performances interactives, interfaces gestuelles, jeu vidéo, etc. Les projets actuels ciblent principalement des applications médicales telles que le suivi de l'exécution d'exercices de rééducation à domicile ou le traitement de douleurs neuropathiques telles que les douleurs fantômes chez les amputés. [This research topic covers the development of human pose and motion capture systems based on the analysis of three-dimensional data provided by one or more sensors. The fields of application are numerous: rehabilitation, virtual reality, animation, interactive performances, gestural user interface, video games, etc. Current projects mainly target medical applications such as performance monitoring during rehabilitation exercises at home, or the use of virtual reality for the treatment of neuropathic pain such as phantom limb pain in amputees.]

Analyse de modèles tridimensionnels de grande taille [Analysis of large-sized 3D models]
L'utilisation de scanners 3D permet d'obtenir des modèles tridimensionnels et hautes résolutions d'objets ou de sites (naturels, architecturaux, archéologiques ou autres). Ces modèles combinent des maillages formés d'un très grand nombre de polygones avec des textures photographiques pour simuler au mieux la réalité. Pour pouvoir être manipulées et exploitées, il est nécessaire d'affiner ces données, via par exemple la suppression de défauts et d'objets parasites, la mise en correspondance de balayages partiels, des simplifications « intelligentes » du maillage, ou encore la mise en évidence de structures peu visibles. Les méthodes actuelles ne permettent pas d'effectuer ces différents traitements de manière rapide et performante. Ce projet vise donc à développer les algorithmes nécessaires au post-traitement de ces données tridimensionnels de grande taille combinés aux images photographiques et faisant appel à des méthodes travaillant parallèlement et conjointement sur ces deux types de sources. [The use of 3D scanners enables to obtain three-dimensional models with high resolutions of objects or sites (natural, architectural, archaeological, etc.). These models combine polygon meshes with photographic textures to simulate reality at best. To be processed and used these data should be refined by means of suppressing defects and parasite objects, putting in correspondence partial scans, simplifying the mesh, and/or revealing little visible structures. The current tools do not enable to easily make these various treatments in a fast and successful way. This project thus aims to develop a methodology and algorithms for efficiently and jointly working jointly on the two types of data sources (large-sized three-dimensional data sets and with photographic images) in order to improve 3D models. ]

Analyse d'images et de données en anatomie pathologique [Image and data analysis in pathology]
Ce projet a pour objectif le développement de méthodes d'extraction automatique de caractéristiques à partir d'images de coupes histologiques soumises notamment à des marquages immunohistochimiques. La quantification de ces immunomarquages via des techniques d'analyse d'images permet la caractérisation d'expression d'antigènes révélés par immunohistochimie (IHC) sur des coupes de tissus normaux ou pathologiques. Contrairement à d'autres techniques biochimiques, l'IHC préserve l'aspect morphologique du tissu analysé et permet une localisation précise des expressions, évitant les problèmes causés par l'hétérogénéité des tissus analysés. Cette approche fournit des données quantitatives qui, confrontées aux données anatomocliniques, permettent l'identification de biomarqueurs à des fins diagnostiques, pronostiques et/ou thérapeutiques. Ce projet est mené en étroite collaboration avec le service d'anatomie pathologique de l'hôpital Erasme (Pr. I. Salmon). [This project aims to develop automatic feature extraction methods from images of histological slides, and more particularly tissue slides submitted to immunohistochemical stainig . The quantification of immunostains by means of digital image analysis enables the characterization of protein expression revealed by immunohistochemistry on normal or pathological tissue slices. In contrast to other methods of evaluation of protein expression, this approach enables morphological controls and detailed tissue and cell localization to be carried out, avoiding the problems due to cell and tissue heterogeneity. This approach provides quantitative data, which combined with anatomoclinical data enable the identification of biomarkers useful for diagnostic, prognostic and/or therapeutic purposes. This project is carried out in close collaboration with the Pathology Department of the Erasme Hospital (Pr. I. Salmon).]

Analyse d'images acquises par télédétection [Remote sensing image analysis]
La mise à jour automatique de données topographiques est une problématique actuelle et complexe. L'objectif général de ce projet est de capitaliser les connaissance des partenaires dans le développement d'un démonstrateur permettant aux producteurs de données topographiques d'actualiser plus efficacement leur base de données, mettant en oeuvre des techniques récentes de traitement d'images et d'analyse statistique. Les données seront issues d'images de télédétection et des données statistiques socio-économiques. Pour atteindre cet objectif général, deux grands axes sont distingués : -A une échelle régionale, l'objectif est d'analyser les bases de données topographiques de multiples sources comme les images satélitaires, les bases de données démographiques, économiques afin de prévoir la localisation des changements relatifs aux structures humaines (comme des maisons, routes, etc.). -A une échelle locale, de zones de changement seront détectées par la comparaison de bases existantes avec les données récentes. [Topographical data producers are currently confronted the need of a faster updating method. Although state-of-the-art techniques exists, no automated tool predicts and locates changes. The general objective of the project is to capitalize partners' knowledge in the development of a demonstrator to assist data producers in updating more efficiently their topographic database by using state-of-the-art image processing and statistical analysis techniques. Data will include remote sensing images, together with socio-economical data. To achieve this general objective, two main axes are distinguished: - At a regional scale, the objective is to analyze topographical databases from multiple sources such as satellite images, demographic database, or economic database in order to predict information about the localization of changes in man-made structures (such as houses, roads, etc.). -At a local scale, for areas of predicted changes the older databases will be compared with recent very high resolution images in order to detect and recognize differences (errors in the topographical database, building construction, road construction, etc).]

Analyse de séquences vidéo [Video sequence analysis]
Le but de ce projet est de concevoir et développer un système d'analyse de scènes dynamiques en temps réel sur base de séquences acquises à l'aide d'une ou plusieurs caméras. L'application principale visée est l'analyse du trafic sur une autoroute. Il s'agit de déterminer les trajectoires spatio-temporelles des véhicules ainsi que leurs catégories ou classes (voiture, camion, etc.) et d'autres paramètres du trafic. [This project aims to develop a real time system of video sequence analysis using one or multiple camera(s). The main application focuses on motorway trafic analysis and aims to determine vehicle trajectories together with other parameters such as vehicle classes (car, truck, ...) and trafic features.]

Aide à la reconstruction d'objets archéologiques [Computer-assisted reconstruction of archaeological objects]
Afin de faciliter le travail des archéologues, nous développons diverses solutions informatiques permettant de manipuler des fragments archéologiques sous une forme numérique résultant d'une étape d'acquisition 3D. La manipulation des fragments virtuels ainsi obtenus permet alors de faciliter leur gestion. Dans un premier temps, les informations disponibles sont enregistrées dans une base de données. Dans un second temps, des informations supplémentaires sont extraites des représentations numériques des fragments et sont exploitées dans des buts de classification automatique et d'aide à la reconstitution d'objets. [In order to simplify the task of archaeologists, we develop software applications that enable the manipulation of digital archaeological fragments obtained through a 3D acquisition process. The main advantage of such approach is that it eases the manipulation and management of virtual fragments. First, the acquired numerical model of the fragment is stored in a database. Then, geometric features are automatically extracted for automatic classification and reconstruction of the object.]



publications





theses


''Automated tracking of unmarked cells migrating in three-dimensional matrices'' (I. Adanja), 2012

''Acquisition en temps réel, identification et mise en correspondance de données 3D : application à la magnétoencéphalographie'' (L. Engels), 2011

''Conception d'un système d'aide à la chirurgie sur base de la modélisation d'opérations, d'un recalage temporel des données et d'un recalage sémantique de métadonnées'' (P. Malarme), 2011

''Modélisation d'un système de navigation chirurgicale pour le traitement par radiofréquences des tumeurs du foie'' (L. Mundeleer), 2009

''Calcul et représentation de l'information de visibilité pour l'exploration interactive de scènes tridimensionnelles'' (D. Haumont), 2006

''Contribution à l'extraction et à l'exploitation d'attributs géométriques du maillage 3D de fragments archéologiques'' (C. Laugerotte), 2006

''Implémentation des filtres non-lineaires de rang sur des architectures universelles et reconfigurables'' (D. Milojevic), 2004

''Génération et rendu 3D temps réel d'arbres botaniques'' (X. Baele), 2003

''Reconstruction 3D et navigation à partir de quelques projections centrales-application à la traumatologie des os longs'' (T. Leloup), 2003

''Segmentation supervisée d'image'' (O. Debeir), 2002

''Sources of contrast and acquisition methods in functional MRI of the human brain'' (V. Denolin), 2002

''High Resolution imaging in 2D and 3D for recording and interpreting archeological excavations'' (G.J. Avern), 2001

''Evaluation du comportement de cellules in vitro par traitement des images'' (C. De Hauwer), 1999

''Quantification de l'expertise balistique par analyse d'images'' (M. Pirlot), 1998



collaborations


J. Verly, ULg, Service de Traitement du Signal, Liège, Belgique

J. Cornelis, VUB, ETRO/IRIS, Bruxelles, Belgique

VRContext, Bruxelles, Belgique

Alterface, Louvain-la-Neuve, Belgique

ArKaos, Waterloo, Belgique

J. Troccaz, J. Demongeot, Université Joseph Fourier, TIMC-GMCAO, Grenoble, France

J.-P. Rhioux, UCB Pharma, Belgique

M.-F. Destain, Faculté Agronomique de Gembloux, Gembloux, Belgique

O. Strebelle, A.S.B.L. Olivier Strebelle, Bruxelles, Belgique

HEAJ - Haute École Albert Jacquard, Namur, Belgique

V. Grégoire, UCL, IMRE, Bruxelles, Belgique

B. Macq, UCL, TELE, Louvain-La-Neuve, Belgique

J.-L. Gala, UCL, Technologies Moléculaires Apliquées, Bruxelles, Belgique

J.-J. Embrechts, M. Van Droogenbroeck, ULg, INTELSIG, Liège, Belgique

P. Leclercq, ULg, LUCID, Liège, Belgique

F. Macq, Macq Electronique, Bruxelles, Belgique

C. De Muylder, Haute Ecole Léonard de Vinci, Département d'imagerie médicale, Bruxelles, Belgique

Ch. Ampe & M. Vantroys, VIB/UGent, Department of Medical Protein Chemistry, Gent, Belgique

M. Saerens, UCL, MLG - ISYS, Louvain-La-Neuve, Belgique

Zetes S.A., Bruxelles, Belgique

J. Su, Massachusetts Institute of Technology, Boston, Etats-Unis (USA)

M. Drab, Max-Plack Institute for Infection Biology, Berlin, Allemagne

F. Xavier, Ecole Polytechnique Paris, MasBio, Paris, France

J.J. Sanchez-Mondragon, Puebla, Mexique

B. Gosselin, Faculté Polytechnique de Mons, Department of Electrical Engineering, TCTS Lab, Mons, Belgique

I. Salmon, Hôpital Erasme, Service d'Anatomie pathologique, Bruxelles, Belgique

F. Schuind, Hôpital Erasme, Service d'orthopédie-traumatologie, Bruxelles, Belgique

V. Donckier, Hôpital Erasme, Service de chirurgie digestive, Bruxelles, Belgique

Telemis s.a., Louvain-la-Neuve, Belgique

R. Marée & L. Wehenkel, GIGA/ULG, Unité de Recherche Système et Modélisation, Liège, Belgique

Ovizio s.a., Bruxelles, Belgique

Softkinetic, Bruxelles, Belgique

Intuitim sprl, Bruxelles, Belgique

L. Larue, Institut Curie, Developmental Genetics of Melanocytes, Orsay, France



prix / awards


Strycker Research Award, 2003 , pour le projet : ''Validation clinique d'un outil de réalité virtuelle facilitant le verrouillage distal de clous centromédullaires '' - Thierry LELOUP Nadine WARZEE

Brevet: ''Procédé d'acquisition d'informations destinées à l'insertion d'une vis de verrouillage dans un orifice d'un objet métallique'' - Europe et USA, 27 juin 2003. - Thierry LELOUP Nadine WARZEE

3ième place au concours ''The Computer Graphics Forum 2008 Cover Image'' - Xavier BAELE Olivier DEBEIR Patrick DUNHAM Laurent ENGELS Thierry LELOUP Nadine WARZEE



savoir-faire/équipements / know-how, equipment


Acquisition d'images 3D (matériel Polhemus FASTSCAN(tm) et Next Engine(tm))

Localisateur 3D (Flashpoint)

Numérisation 3D de scène par scanner laser à temps de vol (Riegl)

Analyse de données biomédicales

Consultance et faisabilité dans le domaine du traitement et de l'analyse d'images

Création d'images de synthèse et de visites virtuelles.

Formation en traitement des images et reconnaissance de formes

Numérisation de lames histologiques et analyse de lames virtuelles

Restauration d'images fixes

Segmentation d'images



mots clés pour non-spécialistes / keywords for non-specialists


analyse d'image imagerie digitale 3d réalité virtuelle reconnaissance de formes synthèse d'images


disciplines et mots clés / disciplines and keywords


Analyse mathématique Anatomopathologie Archéologie et techniques des fouilles Biologie cellulaire Cartographie Informatique appliquée logiciel Informatique mathématique Ingénierie biomédicale Intelligence artificielle Kinésithérapie réadaptation Logiciel d'application Sciences biomédicales en général Techniques d'imagerie et traitement d'images

3d aide au diagnostic algorithmes de rendu analyse d'image analyse d'images analyse de données analyse de scène analyse du trafic autoroutier anatomopathologie appariement de formes apprentissage automatique archéologie biomarqueur chirurgie assistée classification colonisation cellulaire culture cellulaire in vitro détection d'événement division cellulaire extraction de caractéristiques immunohistochimie interface homme-machine migration cellulaire navigation pharmacologie réalité virtuelle reconnaissance de forme reconstruction 3d reconstruction 3D segmentation séquence vidéo suivi, poursuite suivi de mouvement synthèse d'image télédétection visualisation


codes technologiques DGTRE


Intelligence artificielle Sciences de l'ordinateur, analyse numérique, systèmes, contrôle Techniques d'imagerie et traitement d'images Technologie médicale Télédétection